影響這一領(lǐng)域最重要的創(chuàng)新之一是基于MEMS的運(yùn)動(dòng)傳感器的發(fā)展。MEMS傳感器幫助控制系統(tǒng)精確測(cè)量其每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的角度位置。
定位和導(dǎo)航
近70年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)能夠進(jìn)行大量的運(yùn)動(dòng)。即使是第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，其中央“臂”也有9個(gè)自由度，其“手”也有滾動(dòng)和偏航。有各種方法來(lái)跟蹤這些運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)位置。
最簡(jiǎn)單的可能是“死計(jì)算”，即相對(duì)于一個(gè)已知的起始點(diǎn)測(cè)量位置。然后根據(jù)驅(qū)動(dòng)力施加的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)量。這種方法依賴于在所有條件下相關(guān)部件的銜接是相同的。使用傳感器可以進(jìn)一步改善這種情況。
智能物流的智能分揀機(jī)器人通過(guò)計(jì)算電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)，由轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算出的移動(dòng)距離是絕對(duì)的。將這些測(cè)量結(jié)果結(jié)合起來(lái)，對(duì)控制機(jī)器人手臂的每個(gè)電機(jī)部分進(jìn)行測(cè)量，就可以將其定位在三維空間中。使機(jī)器人能夠了解自己在工作空間中的位置。這種位置傳感所使用的傳感器類型包括：
電位計(jì)
光學(xué)編碼器
分揀機(jī)器人維護(hù)霍爾效應(yīng)傳感器
這種位置傳感方法在沒(méi)有“意外”發(fā)生的環(huán)境中效果不錯(cuò)。它不能提供預(yù)期在更開(kāi)放環(huán)境中工作的機(jī)器人所需的空間意識(shí)水平。即使對(duì)于靜態(tài)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，感知和理解周圍環(huán)境的能力也會(huì)帶來(lái)能力的提升。
影響這一領(lǐng)域最重要的創(chuàng)新之一是基于MEMS的運(yùn)動(dòng)傳感器的發(fā)展。MEMS是一種以集成電路的規(guī)模提供機(jī)電功能的技術(shù)。其結(jié)果是，傳感器每邊的測(cè)量尺寸僅為毫米。但是，它仍然可以檢測(cè)到9個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)--為使用死角計(jì)算進(jìn)行位置傳感帶來(lái)了新的洞察力。MEMS傳感器幫助控制系統(tǒng)精確測(cè)量其每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的角度位置。
Murata公司的SCL3300傾角傳感器是這種技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)很好的例子。它使用電容式3DMEMS技術(shù)測(cè)量3個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)。AnalogDevices公司的iSensorMEMS陀螺儀也可以測(cè)量基于加速度的角變化率。它提供基于相對(duì)位移角的輸出。控制系統(tǒng)可以利用這一信息來(lái)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)速度。
機(jī)器人正在使用光來(lái)進(jìn)行三維觀察
現(xiàn)在機(jī)器人技術(shù)中使用的其他傳感器技術(shù)包括飛行時(shí)間。一種根據(jù)光在兩點(diǎn)之間傳播所需的時(shí)間，精確測(cè)量發(fā)射器和接收器之間距離的技術(shù)。這可能聽(tīng)起來(lái)不太可能，但自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)使用了ToF，所以它是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。一些制造商為需要精確距離測(cè)量的應(yīng)用提供ToF傳感器。除了將其用于近距離檢測(cè)外，ToF還可以提供非常詳細(xì)的表面3D浮雕圖。這意味著機(jī)器人也可以用它來(lái)檢測(cè)甚至識(shí)別物體。
對(duì)于希望在機(jī)器人應(yīng)用中使用ToF的工程師來(lái)說(shuō)，BaslerBlaze101視頻模塊是一個(gè)很好的開(kāi)始。這款ToF相機(jī)在數(shù)米距離內(nèi)幾乎達(dá)到毫米級(jí)精度。它提供實(shí)時(shí)的預(yù)處理圖像流，包括3D點(diǎn)和2D強(qiáng)度。ToF方法可檢測(cè)反射光，因此它只能“看到”與該光直接一致的物體。這提供了足夠的數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建“點(diǎn)云”，這是用來(lái)描述ToF技術(shù)生成的3D圖像的術(shù)語(yǔ)。
然后，這些點(diǎn)云可以使用AI技術(shù)進(jìn)一步處理，以識(shí)別形狀和它們的距離。對(duì)于需要在操作物體之前識(shí)別物體的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，即使是在傳送帶上移動(dòng)的物體，也有很大的好處。
機(jī)器人如何使用激光雷達(dá)進(jìn)行導(dǎo)航？
另一項(xiàng)正在尋找進(jìn)入機(jī)器人技術(shù)，特別是設(shè)計(jì)為移動(dòng)的機(jī)器人的技術(shù)是LiDAR，即光探測(cè)和測(cè)距。由于它使用光，該技術(shù)在許多方面與ToF相似。ToF可以被認(rèn)為是LiDAR的一個(gè)子集。
它一般通過(guò)測(cè)量反射光源的振幅或相位的變化來(lái)工作。受控光源，在掃描激光雷達(dá)中轉(zhuǎn)向，或者如果系統(tǒng)不提供3D圖像，則固定。
反射光源的振幅或相位的偏移量給出了掃描對(duì)象的范圍。現(xiàn)在的激光雷達(dá)系統(tǒng)體積小、精度高，足以用于機(jī)器人技術(shù)。英特爾的RealSenseLiDAR相機(jī)L515是一款固態(tài)LiDAR深度相機(jī)，它使用基于MEMS的鏡子，可以掃描其視野。
移動(dòng)機(jī)器人面臨的下一個(gè)重大挑戰(zhàn)
現(xiàn)在，這些技術(shù)被用于機(jī)器人技術(shù)，以解決開(kāi)發(fā)者和制造商接下來(lái)的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。如何讓機(jī)器人在陌生的環(huán)境中移動(dòng)？這個(gè)問(wèn)題并不是機(jī)器人領(lǐng)域獨(dú)有的，在人工和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域工作的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和工程師們也在思考這個(gè)問(wèn)題。
一種正在發(fā)展的技術(shù)是同步定位和映射，或SLAM。這項(xiàng)技術(shù)涉及掃描一個(gè)區(qū)域，并對(duì)該視野中的物體進(jìn)行測(cè)繪，同時(shí)對(duì)掃描設(shè)備在該空間中移動(dòng)時(shí)的位置進(jìn)行補(bǔ)償。自主車輛將使用SLAM來(lái)導(dǎo)航，機(jī)器人也在使用同樣的技術(shù)來(lái)提高自主性。
快遞分揀機(jī)器人哪里有人工智能快遞分揀機(jī)器人開(kāi)發(fā)機(jī)器人技術(shù)解決方案的半導(dǎo)體制造商也提供軟件開(kāi)發(fā)套件。它們支持將位置和導(dǎo)航傳感器等硬件與軟件算法集成，以實(shí)現(xiàn)SLAM。
智能分揀機(jī)器人小黃人價(jià)格自動(dòng)分揀機(jī)器人控制原理快遞分揀機(jī)器人結(jié)構(gòu)